钻机井架的设计与计算

1、编辑ppt1机电工程学院机电工程学院机电工程系机电工程系许志倩许志倩编辑ppt2第四章第四章 钻机井架的设计与计算钻机井架的设计与计算 l钻机井架的使用特点，结构类型，基本钻机井架的使用特点，结构类型，基本参数；参数；l钻机井架的载荷分析；钻机井架的载荷分析；l钻机井架的计算方法；钻机井架的计算方法；l钻机井架的静力计算和整体稳定计算。钻机井架的静力计算和整体稳定计算。编辑ppt3l4.1 井架的类型与基本参数井架的类型与基本参数l4.2 井架载荷井架载荷l4.3 材料与结构设计材料与结构设计l4.4 计算原理计算原理l4.5 井架总体稳定的实用计算井架总体稳定的实用计算第四章第四章 钻机井架

2、的设计与计算钻机井架的设计与计算 编辑ppt44.1 井架的类型与基本参数井架的类型与基本参数 l（1）井架的作用与基本组成）井架的作用与基本组成l作用：作用：l 安放天车，悬挂游车、大钩及专用安放天车，悬挂游车、大钩及专用工具（如吊钳等）。在钻井过程中进行起工具（如吊钳等）。在钻井过程中进行起下钻具操作、下套管。下钻具操作、下套管。l 起下钻过程中，用以存放立根，能起下钻过程中，用以存放立根，能容纳立根的总长度称立根容量。容纳立根的总长度称立根容量。编辑ppt5井架组成：井架组成：l 井架井架主体主体，多为型材，多为型材组成的空间桁架结构；组成的空间桁架结构；l 天车台天车台，安置天车和，安

3、置天车和天车架；天车架；l 人字架人字架，安装、维修，安装、维修天车之用；天车之用；l 二层台二层台，包括井架工，包括井架工进行起下操作的工作台和进行起下操作的工作台和存靠立根的指梁；存靠立根的指梁；l 立管平台立管平台，装拆水龙，装拆水龙带操作台；带操作台；l 工作梯工作梯。编辑ppt6（2）基本参数）基本参数l 最大钩载最大钩载l与钻机最大钩载相同与钻机最大钩载相同。l条件：条件：a、正常风载、正常风载l b、死绳位置一定、死绳位置一定l c、无立根、无立根编辑ppt7l 高度高度l名义高度名义高度H 井架大腿底板表面到天车梁底面的井架大腿底板表面到天车梁底面的垂直高度。垂直高度。l有效高

4、度有效高度H1 从钻台大梁顶面到天车梁底面的垂从钻台大梁顶面到天车梁底面的垂直高度（工作中有效）。直高度（工作中有效）。编辑ppt8l 二层台高度二层台高度h hl钻台平面至二层台底面的距离钻台平面至二层台底面的距离有效高度有效高度l一般有三个位置可调。一般有三个位置可调。l 二层台容量（立根盒中立根容量）二层台容量（立根盒中立根容量）l如：如：5”钻杆，钻杆，5040米米l （28米立柱，米立柱，180柱）柱）l 井架负荷，井架顶载井架负荷，井架顶载Q Q顶顶l Q顶顶Qmax（有快绳和死绳）（有快绳和死绳）编辑ppt9（3）井架类型及选择）井架类型及选择l钻井井架按整体结构型式的主要特征可

5、分为塔形井架、钻井井架按整体结构型式的主要特征可分为塔形井架、前开口井架、前开口井架、A形井架、桅形井架、动力井架五种类型。形井架、桅形井架、动力井架五种类型。编辑ppt10 塔型井架塔型井架l早期陆地钻机井架早期陆地钻机井架l特点特点 a、 井架本体是封闭的整体结构，井架本体是封闭的整体结构，整体稳定性好，整体稳定性好，承载能力大承载能力大。 b、 整个井架是由整个井架是由单个构件用单个构件用螺栓连接而成的可拆结构螺栓连接而成的可拆结构。l 井架尺寸可不受运输条件限井架尺寸可不受运输条件限制，允许井架内部空间大，起制，允许井架内部空间大，起下操作方便、安全。但单件拆下操作方便、安全。但单件拆

6、装工作量大，高空作业，不安装工作量大，高空作业，不安全。全。编辑ppt11 K型井架型井架l前开口井架前开口井架 （）形井架）形井架 陆地钻机井架陆地钻机井架l特点：特点： a、 井架做成前扇敞开、截井架做成前扇敞开、截面为面为型不封闭空间结构。型不封闭空间结构。 b、 整体井架本体分成整体井架本体分成45段，各段一般为焊接的整段，各段一般为焊接的整体结构，段间采用锥销定体结构，段间采用锥销定位和螺栓连接，地面或接位和螺栓连接，地面或接近地面近地面水平组装，整体起水平组装，整体起放，分段运输放，分段运输。编辑ppt12编辑ppt13 A型井架型井架l早期陆地钻机井架早期陆地钻机井架l特点：特点

7、： a、大腿可以是空间杆件结构，分成、大腿可以是空间杆件结构，分成35段。大腿断面依选用型材不同，一般段。大腿断面依选用型材不同，一般分为矩形和三角形。分为矩形和三角形。 b、两大腿通过天车台、二层台及附加、两大腿通过天车台、二层台及附加杆件连成杆件连成“A”字形。整个井架在地面字形。整个井架在地面或接近地面或接近地面水平组装，整体起放，分段水平组装，整体起放，分段运输运输。 A形井架的每根大腿都是封闭的整形井架的每根大腿都是封闭的整体结构，承载能力和稳定性较好。体结构，承载能力和稳定性较好。但因但因有两腿，且腿间联系较弱，致使井架整有两腿，且腿间联系较弱，致使井架整体稳定性不理想。体稳定性不

8、理想。编辑ppt14 桅型井架桅型井架l轻型钻机井架轻型钻机井架l车装钻机，通井机，修井机车装钻机，通井机，修井机l桅形井架工作时向井口方向倾斜，桅形井架工作时向井口方向倾斜，需利用绷绳保持结构的稳定性，需利用绷绳保持结构的稳定性，以充分发挥其承载能力，这是桅以充分发挥其承载能力，这是桅形井架整体结构的重要特征。形井架整体结构的重要特征。l桅形井架是单柱式井架，有整体桅形井架是单柱式井架，有整体式和伸缩式两种。桅形井架一般式和伸缩式两种。桅形井架一般是利用液缸或绞车整体起放，整是利用液缸或绞车整体起放，整体或分段运输。体或分段运输。l桅形井架结构简单、轻便、承载桅形井架结构简单、轻便、承载能力

9、小。能力小。编辑ppt15 动力井架动力井架l用于海上钻机用于海上钻机编辑ppt164.2 井架载荷井架载荷 l（1） 基本载荷（每种井架都要承受的载荷）基本载荷（每种井架都要承受的载荷） l 恒载恒载l 大钩载荷大钩载荷l 工作绳拉力工作绳拉力l 风载风载l 立根载荷立根载荷l（2）特殊载荷）特殊载荷 动力载荷动力载荷 海洋海洋l 安装载荷安装载荷 自起自起l 绷绳载荷绷绳载荷 桅架桅架l 地震载荷地震载荷 震区震区编辑ppt17（1）基本载荷）基本载荷l 恒载恒载l长期作用在井架上的不变载荷，包括井长期作用在井架上的不变载荷，包括井架本身的重量以及安放在其上面的各种架本身的重量以及安放在其

10、上面的各种设备和工具，如天车、游动系统和吊钳设备和工具，如天车、游动系统和吊钳等。等。lA、游动系统等重量、游动系统等重量l方向：垂直向下方向：垂直向下l作用点：平均加于井架顶部四个节点上作用点：平均加于井架顶部四个节点上编辑ppt18B、井架自重、井架自重li、静力计算、静力计算l 井架垂直时，每层重量平均加于上井架垂直时，每层重量平均加于上部四个顶点（偏于安全）部四个顶点（偏于安全）l 起升计算时，每层重量平均加于八起升计算时，每层重量平均加于八个顶点。个顶点。lii、总体稳定计算、总体稳定计算l原则：稳定等效原则：稳定等效l两端铰支：自重量一半加于顶端两端铰支：自重量一半加于顶端l一端固

11、定，一端自由：自重量一端固定，一端自由：自重量1/3加于加于顶端顶端编辑ppt19 大钩载荷大钩载荷l大大 小：小： Qmax（Q柱柱）l方方 向：向： 垂直向下垂直向下l作用点：由天车位置定，也可均分于作用点：由天车位置定，也可均分于顶节点顶节点 l注意：注意：K形井架有时前后大腿截面尺形井架有时前后大腿截面尺寸不同造成载荷偏心，静力计算不易寸不同造成载荷偏心，静力计算不易均分，稳定计算有初弯矩。均分，稳定计算有初弯矩。编辑ppt20 工作绳拉力工作绳拉力 ，lA、 ，死绳固定位置一般与快绳不，死绳固定位置一般与快绳不对称，其合力的作用方向往往与井架本体的对称，其合力的作用方向往往与井架本体

12、的几何轴线偏离一个角度，因而井架各大腿实几何轴线偏离一个角度，因而井架各大腿实际受力不同。际受力不同。lB、一般作用线不垂直、一般作用线不垂直l简化简化计算中计算中 l方向垂直方向垂直P死PP死Pmaxmax )(22ZGQPPP游死编辑ppt21 风风 载载l风载特点：风载特点：l随地区，季节而异；随地区，季节而异；l井架为空间桁架结构有迎风，挡风等问题。井架为空间桁架结构有迎风，挡风等问题。WFP风P风风作用在井架上的风载；作用在井架上的风载；F 承风面面积，指整个井架外廓面积在垂直与风向的平承风面面积，指整个井架外廓面积在垂直与风向的平 面上的投影面积；面上的投影面积；W 作用于井架上的

13、计算风压作用于井架上的计算风压编辑ppt22lKz风压高度变化系数；风压高度变化系数；lK风载体型系数；风载体型系数；l风振系数；风振系数；lW工工工作风压，工作风压， 井架工作状态下承受的风压最大值；井架工作状态下承受的风压最大值；lW0基本风压，非工作状态下的极限值。基本风压，非工作状态下的极限值。oWW)6 . 03 . 0(工KKWWz工编辑ppt23基本风压基本风压W0的计算的计算lW0气温气温15距地面距地面10m处风的静压力值。处风的静压力值。63. 12VWo编辑ppt24工作风压的修正工作风压的修正 l ， ， 的概念与选取的概念与选取l1） （风压高度变化系数）（风压高度变

14、化系数）l标准标准 10米高度米高度 =1，l （一般取（一般取=1）zKKzKK 110 f10h1zK编辑ppt25l2） （风载体型系数）（风载体型系数）l 风压的大小与构件形状，空气流动状态有关。风压的大小与构件形状，空气流动状态有关。l 单个构件单个构件l 单面桁架（风向垂直平面）单面桁架（风向垂直平面）FfK3 . 12 . 16 . 0111KKKK其它形状构件圆截面构件12KK 挡风系数挡风系数 桁架各构件的迎风面积之和。桁架各构件的迎风面积之和。F平面桁架的外扩面积平面桁架的外扩面积if编辑ppt26l 空间桁架空间桁架l lm 风压削弱系数风压削弱系数 )1 (2223mK

15、mKKK编辑ppt27四面桁架，风沿对角线四面桁架，风沿对角线l 修正系数，修正系数，l 单肢弦杆单肢弦杆l 双肢弦杆双肢弦杆 33KK2 . 11 . 1编辑ppt28l三面桁架，风垂直于一边三面桁架，风垂直于一边3 39 . 0KK 编辑ppt29l3） （风振系数）（风振系数）l风的脉动引起结构物的振动风的脉动引起结构物的振动编辑ppt30小结：思路小结：思路 l 0W工WW风P 编辑ppt31注意事项：注意事项：lA、简化计算，分段、简化计算，分段l 风力作用中心处风压风力作用中心处风压每层面积每层面积lB、风向问题、风向问题 l风载和立根载荷的联合作用风载和立根载荷的联合作用l找最危

16、险的截面和方向找最危险的截面和方向lC、风斜吹时、风斜吹时l 风载可按力的平行四面形原则分解风载可按力的平行四面形原则分解编辑ppt32 立根载荷立根载荷l两项：（两项：（1）立根自重引起水平分力）立根自重引起水平分力 （2）风载）风载l注意：注意：l（1）l（2） N全部立根数；全部立根数； n挡风立根数。挡风立根数。l（3）K=1.3，l（4）作用点在节点处）作用点在节点处1nN ll tan210cnlqPlsinldnfle编辑ppt33l（2 2）特殊载荷：）特殊载荷：l 动力载荷（海上井架）动力载荷（海上井架）l 安装载荷（整体起升井架）安装载荷（整体起升井架）l 计算整个起升过程

17、计算整个起升过程l 绷绳载荷（桅架）绷绳载荷（桅架）l 塔架等绷绳为安全作用不计算塔架等绷绳为安全作用不计算l 地震载荷（地震区域）地震载荷（地震区域）编辑ppt34（3）计算载荷的确定（载荷组合）计算载荷的确定（载荷组合） 编辑ppt35载荷组合载荷组合编辑ppt364.3 材料与结构设计材料与结构设计l（1 1）材料：）材料：l普通碳素结构钢普通碳素结构钢A3A3、普通低合金结构钢、普通低合金结构钢16Mn16MnlAlAl（国外轻便钻井，修井机）（国外轻便钻井，修井机）l选材要考虑选材要考虑 l受力性质（受力状态）受力性质（受力状态） 稳定控制强度控制编辑ppt37（2）结构设计）结构设

18、计l结构设计内容结构设计内容l 杆件杆件载面型式载面型式lH H型钢（型钢（W W型钢）型钢） 宽翼缘工字钢宽翼缘工字钢节点设计平面桁架结构型式选择杆件截面型式选择编辑ppt38l 结构设计的基本原则结构设计的基本原则la严格控制长细比严格控制长细比 lb几何稳定结构几何稳定结构 编辑ppt39（3）节点设计）节点设计l节点设计是金属结构的特殊问题节点设计是金属结构的特殊问题l内容：画节点图内容：画节点图l原则：重心交汇原则原则：重心交汇原则 焊接，焊缝计算节点扳机形状尺寸确定杆件的相互位置编辑ppt404.4 计算原理计算原理 l基本原则：基本原则：l钢结构设计规范钢结构设计规范l方法：方法

19、： 许用应力法许用应力法l l 可靠性法可靠性法 编辑ppt41井架的设计程序和主要内容井架的设计程序和主要内容l设计程序设计程序l主要内容：主要内容：l1、拟定基本参数和结构方案、拟定基本参数和结构方案l2、结构计算、结构计算 l3、施工图设计、施工图设计 连接计算连接计算全部图纸施工图设计部件图，主要零件图技术设计基本结构图初步设计倒稳定性）计算总体稳定性和倾（静力计算）确定内力及杆件尺寸（组成）确定计算载荷（载荷（321编辑ppt42确定计算方案确定计算方案 l计算简图（或称力学模型）达到两个目的。计算简图（或称力学模型）达到两个目的。l 体现该井架的结构特征和承载特征体现该井架的结构特

20、征和承载特征l 简化计算简化计算l拟定计算方案的基本原则拟定计算方案的基本原则l 计算精度计算精度满足使用要求满足使用要求l 计算工具计算工具成本成本编辑ppt43简简 化化l分析井架的结构特征和承载特征分析井架的结构特征和承载特征抓主要抓主要 略次要略次要l1 1）支座）支座定铰，动铰或弹性支座定铰，动铰或弹性支座l2 2）节点：）节点： 几何不稳结构几何不稳结构刚节点刚节点稳定计算稳定计算 几何稳定结构几何稳定结构铰接点（桁架）铰接点（桁架）静力计算静力计算l3 3）结构：）结构： （1 1）空间结构）空间结构平面结构平面结构 （2 2）组合结构）组合结构基本部分基本部分+ +附属部分附属

21、部分 （3 3）稳定计算：）稳定计算：“杆杆”代替桁架代替桁架l4 4）载荷：集中力，分布力）载荷：集中力，分布力编辑ppt44根据要求及条件确定方案根据要求及条件确定方案l1 1）井架本身的特点及工作条件（海上与陆）井架本身的特点及工作条件（海上与陆上深浅井有无参考资料）上深浅井有无参考资料）l2 2）设计的不同阶段）设计的不同阶段l3 3）计算的性质）计算的性质l 整体稳定整体稳定 动力计算动力计算 粗略粗略l 静力计算静力计算 精确精确l4 4）计算工具的先进性）计算工具的先进性编辑ppt45静力计算的任务与分类静力计算的任务与分类 l任务：根据计算载荷求所有的内力及支座反力任务：根据计

22、算载荷求所有的内力及支座反力l分类：分类：电算位移法手算，电算力法手工计算定结构）平面桁架法（适用于静 图解法截面法节点法编辑ppt46平面桁架法平面桁架法l基本原则：将空间桁架分解为平面桁架基本原则：将空间桁架分解为平面桁架l 适用条件：静定结构适用条件：静定结构l步步 骤：骤：l 载荷分解载荷分解将空间力分解到各扇桁将空间力分解到各扇桁架的平面上架的平面上l 桁架分解桁架分解将空间桁架拆成平面桁将空间桁架拆成平面桁架（连同此平面的力）架（连同此平面的力）l 求解平面桁架的内力求解平面桁架的内力l 将各次求得的内力叠加将各次求得的内力叠加编辑ppt47力力 法法l多余连系多余连系l 超静定结

23、构（桁架）超静定结构（桁架）l 多余连系多余连系 冗力冗力l l“多余多余”：从静力平衡的观点看为多余：从静力平衡的观点看为多余l 从工程设计的角度来看是必要从工程设计的角度来看是必要l 多余连系数多余连系数=超静定次数超静定次数 多余的杆件反力多余的支座反力编辑ppt48l力法原理力法原理 多余连系多余连系多余未知数多余未知数已知力已知力l 超静定结构超静定结构 静定结构静定结构l选定基本的静定结构（基本静定基）选定基本的静定结构（基本静定基）l注意两点：注意两点：l 去掉多余连系后，去掉多余连系后，l 系统仍为几何不变结构系统仍为几何不变结构l 要考虑到计算的方便要考虑到计算的方便尽可能不

24、去弦杆去交叉杆 ba编辑ppt49l超静定结构超静定结构 静定结构静定结构编辑ppt50l 给定变性条件，得到补充方程（材力）给定变性条件，得到补充方程（材力）l 正则方程（准则方程）正则方程（准则方程）l 断杆（杆断杆（杆4）l求求X1011111PX61211iiiliEFlN611iiiPiliPEFlNN1111PX编辑ppt51l例：求图示受力结构的杆件内力，假定例：求图示受力结构的杆件内力，假定各杆截面积相同。各杆截面积相同。编辑ppt52l 确定超静定次数确定超静定次数l 选定基本静定结构选定基本静定结构l 建立力法正则方程组建立力法正则方程组226113kxi002222121

25、1212111PPXXXX0212122211211PPXX编辑ppt53l（4）求出各项系数及各项常数）求出各项系数及各项常数l（5）解正则方程组）解正则方程组l得：得：X1=-8.90，X2=3.94 （kN）l（6）叠加求各杆内力）叠加求各杆内力045.33785.11465. 1096.85645. 1310.102121XXXX编辑ppt54 l计算表格编辑ppt55矩阵分析法（有限元法）矩阵分析法（有限元法）l有限元分析方法的一般步骤有限元分析方法的一般步骤l 结构结构-模型模型-离散离散-计算计算-分析分析l （建模）（建模）l 不同的计算条件决定了计算方法的不同不同的计算条件决

26、定了计算方法的不同,如井架计算：如井架计算：l （空间刚架）（平面刚架）（空间刚架）（平面刚架）l传统传统 井架井架空间桁架空间桁架平面桁架平面桁架力分析力分析强度计算强度计算 模型模型 分解分解 手算手算 安全系数法安全系数法l （力法，克马图法）（力法，克马图法） 许用应力法许用应力法l （空间桁架）（空间桁架）l有限元有限元 井架井架空间刚架空间刚架单元单元 力分析力分析强度计算强度计算l 模型模型 离散离散 计算机计算计算机计算 可靠性方法可靠性方法编辑ppt56(1) 基本公式基本公式lK 刚度矩阵lD位移向量lA外载荷向量 ADK编辑ppt57l节点位移节点位移l = 2j-1 2

27、j 2k-1 2k Tl节点载荷节点载荷l = 2j-1 2j 2k-1 2k T 编辑ppt58(2) 刚度矩阵刚度矩阵 l单元刚度矩阵单元刚度矩阵2222222200sincossinsincossincossincoscossincossincossinsincossincossincoscossincos LEAdNNAEdBDBAdVBDBKLLTTVT编辑ppt59总刚度矩阵总刚度矩阵l节点编号节点编号l单元编号单元编号l自由度编号自由度编号l扩展扩展 ADK编辑ppt601232112321844843842841834833832831824823822244821243242

28、24181481381223481123323223114413414214113413313213122422312412322212221211221421311411321211221111100000000000000000000000000000000121110987654321121110987654321FFFFkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkk43214321444342413433323124232221141312111kkkkkkkkkkkkkkkkK65216521444342413433323124232

29、221141312112kkkkkkkkkkkkkkkkK121165121165444342413433323124232221141312118kkkkkkkkkkkkkkkkK编辑ppt61(3) 边界条件边界条件l位移边界条件位移边界条件l约束约束l力边界条件力边界条件l加载加载编辑ppt62(4) 平面桁架计算机平面桁架计算机程序程序 计算机程序符号说明计算机程序符号说明框图及框图及N-S图的处理功能图的处理功能（）叙述框（）叙述框 表示一般处理表示一般处理功能。功能。（）判断框（）判断框 表示在几个可表示在几个可以选择的路径中，判断选取以选择的路径中，判断选取某一路径。某一路径。（

30、）循环框（）循环框 用以控制循环用以控制循环的初值、终值和步长。的初值、终值和步长。（）输入输出框（）输入输出框 表示信息表示信息的输入和输出。的输入和输出。（）标志框（）标志框 用以表示流程用以表示流程的开始、结束或暂停。的开始、结束或暂停。图1-5 框图符号说明编辑ppt63l 框图中所用到的主要变量和数组说明框图中所用到的主要变量和数组说明l M 杆件数，整型变量，输入参数；l NJ 节点数，整型变量，输入参数；l NRJ 受约束的节点数，整型变量，输入参数；l E 弹性模量，实型变量，输入参数；l NLJ 受载荷的节点数，整型变量，输入参数；l N 整个结构的自由度数，整型变量(N=2

31、NJ)；l X,Y 节点坐标，NJ维实型数组，输入参数；lJJ,JK 杆件的，节点号，维整型数组，输入参数；l AX 杆件截面积，维实型数组，输入参数；l IJK 杆件两端点的自由度编号，维整型数组；l RL 杆件长度，维实型数组；lCX,CY 杆件的方向余弦，维实型数组； 编辑ppt64l JF 节点的约束代码，维整型数组，输入参数；l A 节点载荷，维实型数组，输入参数；l D 节点位移，维实型数组；l F 杆件内力，维实型数组；l SM 杆件应力，维实型数组；l AR 支座反力，维实型数组；l SMD 单元刚度矩阵，44维实型数组；l S 总刚度矩阵，NN维实型数组。l 主程序框图说明编

32、辑ppt65平面桁架的计算 N-S 图读 M,NJ,NRJ,NLJ,EN=2*NJ写 M,NJ,NRJ,NLJ,E读 X,Y写 X,Y读 JJ,JK,AXI=1 到 M XCL=X(JK(I)-X(JJ(I) ; YCL=Y(JK(I)-Y(JJ(I) RL(I)=SQR(XCL*XCL+YCL*YCL) CX(I)=XCL/RL(I) ; CY(I)=YCL/RL(I) 写 JJ,JK,AX,RL,CX,CYJ=1 到 NRJ读 K,JF(2K-1),JF(2K)写 K,JF(2K-1),JF(2K)I=1 到 M SCM=E*AX(I)/RL(I) SMD(1,1)=SCM*CX(I)*C

33、X(I) ; SMD(1,2)=SCM*CX(I)*CY(I) SMD(2,1)=SMD(1,2) ; SMD(2,2)=SCM*CY(I)*CY(I)J=1 到 2 K=1 到 2 SMD(J+2,K)=-SMD(J,K) ; SMD(J,K+2)=-SMD(J,K) SMD(J+2,K+2)=SMD(J,K) IJK(1)=2*JJ(I)-1 ; IJK(2)=IJK(1)+1 IJK(3)=2*JK(I)-1 ; IJK(4)=IJK(3)+1J=1 到 4 K=1 到 4S(IJK(K),IJK(J)=S(IJK(K),IJK(J)+SMD(K,J)编辑ppt66J=1 到 NY JF

34、(J)=1 /N S(J,J)=S(J,J)*1E8J=1 到 NLJ读 K,A(2K-1),A(2K)写 K,A(2K-1),A(2K)调求解方程 SD=A 子程序,解出位移 DI=1 到 M J=2*JJ(I) ; K=2*JK(I) SM(I)=-E*(D(J-1)-D(K-1)*CX(I)+(D(J)-D(K)*CY(I)/RL(I) F(I)=SM(I)*AX(I)Y JF(J-1)=1 /N AR(J-1)=AR(J-1)-F(I)*CX(I)Y JF(K-1)=1 /N AR(K-1)=AR(K-1)+F(I)*CX(I)Y JF(J)=1 /N AR(J)=AR(J)-F(I)

35、*CY(I)Y JF(K)=1 /N AR(K)=AR(K)+F(I)*CY(I)K=1 到 NY JF(K)=1 /N AR(K)=AR(K)-A(K)写 D,AR,F,SM编辑ppt67 G-J消元法解线性方程组子程序框图及说明消元法解线性方程组子程序框图及说明 G-J消元法基本思想，保留对角线上的元素，其余的为零。 方法即加减法解线性方程组。如220402224213yxyxyxyxyxGauss-Jordan 消元法程序 N-S 图I=1 到 NX（I）=B（I）I=1 到 ND1=A（I，I）J=1 到 ND2=A（J，I）/D1N J=I 或 D2=0 /YK=1 到 N A(J,

36、K)=A(J,K)-D2*A(I,K) X(J)=X(J)-D2*X(I)I=1 到 NX(I)=X(I)/A(I,I)编辑ppt68 平面桁架的计算平面桁架的计算 a、建立结构座标系 右手系 原点任定 轴方向平行于约束方向。b、 结构编号节点编号-手工 原则上任意杆件编号-手工 原则上任意自由度编号-计算机c、 确定结构参数杆件数（M） 节点数（NJ）受约束节点数（NRJ）受载荷节点数（NLJ） 材料弹性模量（E）编辑ppt69d、 计算节点参数和杆件参数节点参数：节点座标（X,Y）杆件参数：杆件两端点的节点号(JJ,JK)杆件的截面面积(AX)e、 确定约束参数 在计算程序中以表示无约束，

37、以表示有约束，对于每个有约束的节点要给出x方向和y方向的约束代码。K，JF(2K-1)，JF(2K)f、 确定结构载荷参数 对于每一个有载荷的节点需要给出方向和方向的力K，A(2K-1)，A(2K)编辑ppt70 例题：求解图1-6所示平面桁架系统的杆件内力和支座反力，设其各杆的面积和弹性模量均相等（图上单位：长度为米，力为千牛顿）。编辑ppt71 解：建立结构座标系确定结构参数节点和杆件编号计算节点坐标 杆件参数 约束参数 载荷参数填输入数据表 表 1 输入数据 结构参数 11 6 2 3 2.1E5 1 0.0 0.0 节点坐标 2 3.0 0.0 3 0.25 2.0 4 2.75 2.

38、0 5 0.5 4.0 6 2.5 4.0 杆件参数 1 1 2 1.0E-3 2 1 3 1.0E-3 3 1 4 1.0E-3 4 2 3 1.0E-3 5 2 4 1.0E-3 6 3 4 1.0E-3 7 3 5 1.0E-3 8 3 6 1.0E-3 9 4 5 1.0E-3 10 4 6 1.0E-3 11 5 6 1.0E-3 约束参数 1 1 1 2 0 1 载荷参数 3 0.01 0.0 5 0.01 -0.05 6 0.0 -0.05编辑ppt72编辑ppt734.5 井架总体稳定的实用计算井架总体稳定的实用计算l（1）基本概念）基本概念l 失稳与稳定计算失稳与稳定计算l压

39、杆丧失其直线形状的平衡而过渡为曲线形状的压杆丧失其直线形状的平衡而过渡为曲线形状的平衡现象称为失稳平衡现象称为失稳 l临界力临界力 ：l临界应力临界应力 ：22)( LEIN2222)(ELFEIFNl编辑ppt742井架失稳的主要形式与总体失稳的概念井架失稳的主要形式与总体失稳的概念l井架失稳（取空载时）倾倒失稳弯曲失稳横向失稳纵向失稳（基本形式）总体失稳（个别压杆失稳）局部失稳弹性失稳倾稳 5 . 12 . 1MM 编辑ppt75l总体失稳：井架的基本轴线或截面的基本形状发生变化而丧失其工作能力的现象。l1 ）纵向失稳l 井架失稳的基本形式l特征：l a. 轴线：直线平面曲线l b. 各杆产生弯曲变形l c. 横断面几何形状不变编辑ppt